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木霉菌株对产玉米赤霉烯酮(ZEN)的禾谷镰刀菌的拮抗和解毒作用

来源:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2017.02710/full发布时间:2021-11-09

真菌毒素毒理学

木霉菌株对产玉米赤霉烯酮(ZEN)的禾谷镰刀菌的拮抗和解毒作用
Antagonistic and Detoxification Potentials of Trichoderma Isolates for Control of Zearalenone (ZEN) Producing Fusarium  graminearum
 
摘要:镰刀菌属真菌可侵染田间作物,造成真菌毒素污染,造成农产品产量降低和质量下降,玉米赤霉烯酮(Control of Zearalenone,ZEN)是由几种真菌(如禾谷镰刀菌和玉米杆镰刀菌)产生的真菌毒素,是食品中常见的污染物,对食品安全带来巨大危害。近年来,利用生物防治来控制产毒病原体和真菌毒素污染已成为一种环境友好的策略。木霉属是一种真菌属,对产生真菌毒素的病原菌又很大的拮抗潜力。本研究的主要目的是探索所选的木霉菌对产生ZEN的禾谷镰刀菌的生长抑制作用。第二个目标是研究不同木霉菌对ZEN的代谢活性。有三种经过测试的木霉菌被证明可以控制ZEN的产毒菌。此外,本文首次报道了木霉菌将ZEN转化为其还原形式和硫酸化形式的能力,并提供证据表明受试木霉菌不能通过糖基化作用解毒ZEN。
关键词:真菌毒素;玉米赤霉烯酮(ZEN);镰刀菌;生物防治;木霉;改性真菌毒素


1.进行双重培养实验,以探究木霉菌菌株对ZEN产毒菌的拮抗作用
       
将来自活跃生长菌落的菌丝盘(禾谷镰刀菌和木霉菌组合)放置在9厘米的培养皿上。此外,将一盘禾谷镰刀菌放置在不带分离菌盘的位置(对照)。木霉菌和对照组在25℃下培养两周,为了评价木霉菌对禾谷镰刀菌菌丝体生长的抑制效果,测量每一株禾谷镰刀菌落的半径以创建生长曲线,然后对数据进行回归方差分析。表1中的数据表明7种经测试的木霉菌均能够抑制菌丝生长,其中T.harzianum Q710613,T.artoviride Q710251和T.asperellum Q710682显示出更有效的抑制作用。

表1:拮抗菌对菌丝生长的抑制作用。双重培养中的禾谷镰刀菌
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2.通过比较菌丝体生长来评估ZEN对木霉菌的毒性作用
       
当木霉菌接触被不同浓度(0、0.05、1、2、和4μg/ml)ZEN修饰的PAD培养基。结果表明ZEN对木霉菌表现出显著的真菌毒性(图1)。选择2μg/ml ZEN进行进一步研究,探究木霉菌产物对ZEN的代谢活性。使用液相色谱-质谱,质谱联用分析代谢产物,结果表明,木霉菌和ZEN一起培养时,未检测到糖基化真菌毒素(Z14G、α-ZOL14G和β-ZOL14G)(图1H,I),与双重培养试验结果一致。有趣的是,在样品中检测到ZEN的还原形式(α-ZOL和β-ZOL)(图1)
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图1:标准溶液(10ng/ml)(A)中的α-ZOL和β-ZOL的SRM色谱图,以及2μg/ml ZEN处理后的样品(B-I)
红线和蓝线表示α-ZOL和β-ZOL的SRM痕量,色谱保留时间用于区分两种ZOL异构体

3.探究木霉菌对ZEN相关真菌毒素产生的影响并验证木霉菌是否能通过糖基化作用解毒ZEN
       本实验检测了ZEN极其还原衍生物(α-ZOL、β-ZOL、α-ZAL、β-ZAL和ZAN)以及三种糖基化真菌毒素(Z14G、α-ZOL14G和β-ZOL14G)。使用液相色谱-质谱,质谱联用进行代谢物分析,结果表明木霉菌不能通过糖基化作用解毒ZEN(图2)

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图2:ZEN对木霉菌菌丝生长的影响
将测试的木霉菌菌株接种在不同浓度(0.5、1.2、4μg/ml)的ZEN修饰的PDA上,并将对照菌株接种在不含ZEN的PDA 上。P<0.01,与对照组有显著差异

4. 除了糖基化,硫酸化是植物和真菌中不同真菌毒素的另一个解毒过程
       图3中,在培养基上2μg/ml ZEL处理的木霉菌代谢产物中检测到α-ZOL和β-ZOL,表明木霉菌有硫酸化ZEN的解毒能力。这些硫酸化形式将在将来有参考标准是进行量化。

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图3:在2μg/ml处理的PDA培养基上,木霉菌的代谢物及其浓度

总结:木霉菌与禾谷镰刀菌两者的生长呈现拮抗作用,互相限制对方的生长。木霉菌能将ZEL转化为其还原形式和硫酸化形式,木霉菌不能通过糖基化作用解毒ZEN。这些成果有助于进一步研究生物防治剂和对产菌毒素的防控机制。


Ye Tian, Yanglan Tan, Zheng Yan, Yucai Liao, Jie Chen, Marthe De Boevre4,
Sarah De Saeger4and Aibo Wu.Antagonistic and Detoxification Potentials of Trichoderma Isolates for Control of Zearalenone (ZEN) Producing Fusarium graminearum.Frontiers in Microbiology.2018;8:2710.
 
全文链接:https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2017.02710/full

 





 

文稿:胡泓臣        编辑:上官国莲        审核:王敬敬